浅谈数控车螺纹的加工.doc

数控车螺纹加工技术田 鸿 君江苏太平洋精锻科技有限公司摘要：在现代工业生产中，螺纹是常用的机械连接零件，利用数控车床加工螺纹，能大大提高生产效率、保证螺纹加工精度，减轻操作工人的劳动强度。三角形螺纹加工是数控加工中的基本操作，加工多头螺纹是螺纹加工的难点。关键词：数控车床 螺纹 宏程序 加工操作一、 螺纹的基本特性在机械制造中，螺纹联接被广泛应用，有外螺纹和内螺纹两种。按照螺纹剖面形状的不同，主要有三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种。按照螺纹的线数不同，又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械中，螺纹零件的作用主要有以下几点：一是用于连接、紧固；二是用于传递动力，改变运动形式。三角螺纹常用于连接、坚固；梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力，改变运动形式。由于用途不同，它们的技术要求和加工方法也不一样。二、 加工方法螺纹的加工，除采用普通机床加工外，常采用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能提高工作效率，并且能保证螺纹加工质量。数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。其中指令G32用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂；而采用指令G92，可以实现简单螺纹切削循环，使程序编辑大为简化，但要求工件坯料事先必须经过粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺点，可以将工件从坯料到成品螺纹一次性加工完成。且程序简捷，可节省编程时间。进行多头螺纹车削在普通车床上更是一个加工难点：当第一条螺纹车成之后，需要手动进给小刀架并用百分表校正，使刀尖沿轴向精确移动一个螺距再加工第二条螺纹；受普通车床丝杠螺距误差、小拖板移动误差等多方面的影响，多头螺纹的导程和螺距难以达到很高的精度。而且，在整个加工过程中，不可避免地存在刀具磨损甚至打刀等问题，一旦换刀，新刀必须精确定位在未完成的那条螺纹线上。这一切都要求操作者具备丰富的经验和高超的技能。然而，在批量生产中，单靠操作者的个人经验和技能是不能保证生产效率和产品质量的。在制造业现代化的今天，高精度数控机床和高性能数控系统的应用使许多普通机床和传统工艺难以控制的精度变得容易实现，而且生产效率和产品质量也得到了很大程度的保证。三、编写程序的方法要求现以广州GSK980t数控系统加工M30X2的外三角螺纹为例（如图），就如何车削出高质量的螺纹与同行进行探讨交流。 广州数控G980t 系统中有G32、G92和G76三个切削螺纹的指令，加工螺纹的进刀方法有直进法和斜进法因此在编程过程中不同的切削方法应选用不同的指令。G32、G92属于直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程完成，导致加工程序较长，但比较灵活。 G76属于斜进式切削方法，因为是单侧刃加工，所以右边刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直；另外，刀尖角一旦发生变化，就会造成牙形精度较差。但这种加工方法的优点是切削深度为递减式，刀具负载较小，排屑容易。故此加工方法适用于大螺距螺纹的加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法尤其方便。在加工较高精度螺纹时，可用双刀加工，即先用G76加工方法进行粗车，然后用G32加工方法进行精车，但要注意刀具起始点一定要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。 另外，在编程中螺纹刀的起点应定在大于2P处，收尾处要比螺纹长度大一些；粗、精车时螺纹刀的起点应相同；另外，由于切削力较大，所以吃刀量要小，否则可能会因工件移位导致乱扣；加工时主轴转速一般在650r/min ，切削过程中不能变速，否则会乱扣；用G32或G92编程时，可走多一到两次的空刀，以提高螺纹表面的粗糙度等级。车削螺纹时，恰当地使用切削液，也可提高生产率和零件质量。举例如下： O 0001； G0 X100 Z100； M3 S650； T0101 M8； G0 X30 Z5；（Z5，大于2P） G92 X29.7 Z-19 F2；（z -19，要大于螺纹长度，F2是螺距） X29.6； X29.5； X27.4； X27.4；（走空刀的好处是使螺纹表面光滑） M5； M0；M3 S650； T0101 M8； G0 X30 Z5；（定位应与粗车时相同） G92 X27.4 Z-19 F2； GO X100 Z100；M30；2、多头螺纹加工方法及程序设计再以加工螺纹M303/2-5g6g为例，说明多头螺纹的数控加工过程：工件要求：螺纹长度为25mm，两头倒角为245、牙表面粗糙度为Ra3.2的螺纹。采用的材料是为45#圆钢坯料。多头螺纹的编程方法和单头螺纹相似，采用改变切削螺纹初始位置或初始角来实现。假定毛坯已经按要求加工，螺纹车刀为T0303，采用如下两种方法来进行编程加工。2.1.用G92指令来加工圆柱型多头螺纹。G92指令是简单螺纹切削循环指令，我们可以利用先加工一个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，在Z轴方向上移过一个螺距，从而实现多头螺纹的加工。2.2.用G33指令来加工圆柱型多头螺纹。用G33指令来编程时，除了考虑螺纹导程（F值）外，还要考虑螺纹的头数（P值）来说明螺纹轴向的分度角。G33 X（U） Z（W） F（E） P式中：X、Z绝对尺寸编程的螺纹终点坐标（采用直径编程）。U、W增量尺寸编程的螺纹终点坐标（采用直径编程）F螺纹的导程P螺纹的头数2.3.多头螺纹加工的控制因素。在运用程序加工多头中，要特别注意对以下问题的控制：(1)主轴转速S280的确定。由于数控车床加工螺纹是依靠主轴编码器工作的，主轴编码器对不同导程的螺纹在加工时的主轴转速有一个极限识别要求，要用经验公式S1200/P-80来确定（式中P为螺纹的导程），S不能超过320r/min，故取S280 r/min。(2)表面粗糙度要求。螺纹加工的最后一刀基本采用重复切削的办法，这样可以获得更光滑的牙表面，达到Ra3.2要求。(3)批量加工过程控制。对试件切削运行程序之前除正常要求对刀外，在FANUC数控系统中要设定刀具磨损值在0.30.6之间，第一次加工完后用螺纹千分尺进行精密测量并记录数据，将磨损值减少0.2，进行第二次自动加工，并将测量数据记录，以后将磨损补偿值的递减幅度减少并观察它的减幅与中径的减幅的关系，重复进行，直至将中径尺寸调试到公差带的中心为止。在以后的批量加工中，尺寸的变化可以用螺纹环规抽检，并通过更改程序中的X数据，也可以通过调整刀具磨损值进行补偿。2.4.多头螺纹的宏程序加工：在数控车削加工中，多头螺纹的加工是一个难点，而常用的螺纹加工指令无法将其加工出来。在数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76这三条指令。而多头螺纹的加工方法有两种：一个是通过改变切削螺纹初始位置；用G92指令加宏程序来实现加工，第二是改变切削螺纹的初始角来实现，用G32加宏程序来进行编程。加工程序如下：2.4.1用 G92加工多头螺纹，程序如下：O0003；G50 X100. Z100.; 建立坐标系M03 S100; 主轴正转S100rminMO8; 打开切削液G00 X42. Z2.; G00快速移动到X42 Z2的循环起点位置#1=0.; 轴向分线初始值#2=4.; 轴向分线总次数#4=37.8； 螺纹切削最终深度WHILE #1LE#2 DO1; 轴向分线共三次#3=39.9; 螺纹切削的第一刀WHILE #3GE#4 DO2; 螺纹切削深度的次数G00 Z#1+2.; 轴向分线执行G92 X#3 Z-45. F6.; 螺纹车削循环#3=#3-0.1; 螺纹X轴的余量递减END2; 循环2结束#1=#1+2.; 轴向分线变量递增END1; 循环1结束M09; 切削液关G00 X100. Z100.; G00快速移动到程序坐标系M30; 程序结束并回到程序起始点2.4.2用G32加工多头螺纹,程序如下：O0004；G50 X100. Z100.; G50建立坐标系M03 S100; 主轴正转转速100rminM08; 切削液开G00 Z2.; G00快速移动到Z2的位置#1=0.; 多头螺纹的第一个角度为0#2=3; 多头螺纹的头数为3头#4=37.8; 螺纹的最终深度N10 G00 X43.; G00快速移动到车削螺纹X轴的起点#3=39.9; 螺纹车削X轴的第一刀的尺寸N20 G00X#3; G00移动到螺纹加工的深度G32 Z-45. Q#1 F6. 螺纹车削G00 X43.; G00移动到X轴安全位置Z2. 移动到Z轴安全位置#3=#3-0.1; 螺纹车削X轴的余量递增减IF #3GE#4 GOTO20; 螺纹车削循环#1=#1+360000#2; 螺纹角度递增IF #1LT360000 GOTO10; 螺纹角度循环M09; 切削液关G00 X100. Z100. G00快速移动到X轴和Z轴坐标点M30; 程序结束并回到起点在G92和G32中，将控制螺纹头数的是#2，在车削双头 四头 或六头等的螺纹，仅仅只需改变#2和导程，就可以加工任何一种多头螺纹。螺纹车